Quantitative Beschreibung des Eigenspannungsverlaufes beim Tief- und Pendelschleifen von 100Cr6

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Broeckmann, seit 9/2014; Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252869699

Zielsetzung des vorliegenden Gemeinschaftsantrags ist die umfassende Erforschung der grundlegenden Entstehungsmechanismen von Eigenspannungen in umwandlungsfähigen Stählen während der Schleifbearbeitung. Insbesondere sollen erstmals die Wechselwirkungen zwischen thermischer und mechanischer Beanspruchung sowie Beanspruchung aufgrund von Phasenumwandlungen während des Tief- und Pendelschleifens vollständig berücksichtigt werden. Durch die gezielte Neu- und Weiterentwicklung von Messmethoden zur Identifizierung des thermomechanischen Belastungskollektives soll das Zusammenwirken der Einflüsse detailliert erfasst und im untersuchten Parameterbereich quantitativ beschrieben werden. Im Fokus der Untersuchungen stehen die mechanischen Belastungen auf Grundlage der Kenntnis über die Schleifkräfte,die reale Schleifscheibenkontaktlänge sowie der realen kinematischen Gesamtkornkontaktfläche. Sowohl für die Ermittlung der mechanischen Belastung als auch zur Messung thermischer Belastungen werden geeigneteMessmethodiken entwickelt und umgesetzt. Diese Kenntnis über das thermomechanische Belastungskollektiv ermöglicht den Einfluss der mechanischen Beanspruchungen auf die Phasenumwandlungen erstmals für dasSchleifen zu erforschen. Die anschließende Identifikation der verschiedenen Materialkennwerte für den vergüteten Stahlwerkstoff 100Cr6 wird in Zusammenarbeit mit dem HASYLAB-DESY, HELMHOLTZ-GEMEINSCHAFT (Hamburg) durchgeführt und ermöglicht weiterführend die Kopplung des Gesamtbelastungskollektivs. Die Finite-Elemente Methode (FEM) wird gezielt eingesetzt, um die gesamtheitlichen Wechselwirkungen (thermisch, metallurgisch, mechanisch) abzubilden. Die Eigenspannungen werden somit in Abhängigkeit von den Prozesseingangsgrößen quantitativ beschreibbar. Die detaillierte Kenntnis der Wechselwirkungen zwischen den Entstehungsmechanismen ermöglicht es,zusammen mit der Werkstückhistorie insbesondere für das Pendelschleifen die Eigenspannungsverläufe in der Werkstückrandzone in Abhängigkeit von der Schleifhubzahl vorherzusagen. Abschließend wird die Übertragbarkeit auf komplexere Werkstückgeometrien untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen